单仁亮教授-岩石冲击破坏新理论与新技术

2020/3/171岩石破坏新理论与新技术中国矿业大学（北京）单仁亮教授，博导副院长单仁亮博士中国矿业大学（北京）力学与建筑工程学院副院长、教授、博士生导师。国际岩石力学学会会员，中国岩石力学与工程学会岩石动力学专业委员会副主任委员、岩石破碎专业委员会副主任委员、软岩工程专业委员会委员，中国煤炭学会支护专业委员会特邀专家，科技部、教育部、国家自然科学基金委员会项目评审专家，工程力学、岩土工程学报、岩石力学与工程学报、爆炸与冲击等著名杂志的论文评审专家。单仁亮博士主持完成国家自然科学基金、煤炭科技攻关、煤炭科学基金等5项省部级以上项目，若干企业委托的横项项目。作为第一作者在一级期刊或行业类核心期刊上发表了有较高影响的论文40余篇，20多篇被SCI、EI、ISTP检索。目前负责地下工程的安全快速掘进、岩巷中深孔一次爆破、项目管理信息化、CAD二次开发等若干上级部门或大中型企业委托的科研项目。单仁亮博士1996，2002，2006年先后3次获得省部级科技进步奖。1998年荣获中央国家机关优秀青年称号（科技类），2005年获北京市教育教学成果二等奖，多次获中国矿业大学科技进步奖和优秀教学质量奖。指导毕业了21名硕士，在读硕士研究生65名，博士研究生22名，6名博士后。主要研究方向是：岩土工程、工程管理、爆破工程、结构工程。2020/3/1751.岩石试样的静动态破坏模式1.1岩石在静载下的破裂形式–至今比较公认的岩石在静载作用下的破裂形式还是J.C.Jaeger和N.G.W.Cook所提出的“压剪破坏”和“拉张破坏”。2020/3/176单轴三轴1.2岩石在低速动载（准静载）下的破裂形式2020/3/1771.3岩石在冲击动载下的破裂类型1.3.1我们在对冲击破裂（碎）岩样进行了大量的观察和分析的基础上，提出将岩石冲击破坏模式分为压剪破坏、拉应力破坏、张应变破坏和卸载破坏。(a)压剪破坏(b)拉应力破坏(c)张应变破坏(d)卸载破坏2020/3/1781.3.2岩石冲击破裂模式的复杂性2020/3/1792.岩杆在冲击作用下的破坏Vp2020/3/17103.岩板在冲击作用下的破坏2020/3/17112020/3/1712巷道（隧道）爆破4.岩体的冲击破坏4.1爆破4.1.1外载荷应力波爆生气体共同作用4.岩体的冲击破坏2020/3/17134.1.2岩石破碎掏槽孔辅助孔周边孔2020/3/1714徐小荷：密实核破碎坑寇绍全粉碎区（密实核）Crushedzone破裂区Crackedzone中间裂纹Mediancrack侧向裂纹（卸载）Sidecrack赫兹裂纹HertziancrackRadialcrack4.2冲击凿岩2020/3/17155.几个实用新技术1.周边控制爆破–爆破对围岩的破坏及超挖的原因•切向拉应力作用和卸载作用的结果–裂隙岩石的爆破技术•炮孔与裂隙平行时•炮孔与裂隙相交时–软岩巷道控制爆破•严格控制二圈眼的装药量2020/3/17162.中深孔、深孔爆破–普通掏槽（Anglecuts，parrallelcuts）–中深孔爆破•准直眼强力掏槽–硬脆性岩石深孔爆破•复式三角形分层分段掏槽–韧性岩石深孔爆破•复式正方形掏槽+深孔后的辅助掏槽2020/3/17173.工程实例2020/3/17183.1阳泉五矿3.2西山杜儿平矿2020/3/17193.3西山官地矿2020/3/17203.4西山西铭矿2020/3/17213.5宁武羊场湾矿2020/3/17223.6霍州回坡底矿2020/3/17233.7大同马脊梁矿–粗砂岩和中砂岩,岩石普氏系数f=6~8；巷道为半圆拱形,掘进断面12.39m2020/3/17243.8辽阳桦子石膏矿–石灰岩，f=6~8–主井井筒的设计直径为6.0m,荒径6.8m,开挖深度为667m；风井井筒的设计直径为3.5m,荒径4.1m,开挖深度为630m.2020/3/17253.9哈密天湖铁矿f=15~16的火成岩2.3m炮孔平面布置图2.8m炮孔平面布置2020/3/17265857398321388460615942416243446463221489152526654516272423406766468237368135807978555673126451213101728291119333218303171504920543476537752227551747372476869487026177048696847727374517522527753763454201849507131303233191127292810121359621141428371522565578798035813682574666673840412543456542241623399163446490876261898884583783598560863.10霍州团柏矿2020/3/17273.10西山官地矿3m双楔爆破图2020/3/17283.10西山官地矿3m三楔爆破图2020/3/17292020/3/1730ⅠⅠ型型对称（边）注：孔径均为4mm2020/3/1731谢谢各位朋友欢迎批评指正2020/3/1732